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Novel Object Recognition新物体识别实验

更新时间:2023-05-27  |  点击率:750

Novel Object Recognition新物体识别实验

Novel Object Recognition新物体识别实验于1988年被引入,作为一种评估啮齿动物区分新事物和熟悉事物的能力的方法,最终成为在各种实验条件下测试啮齿类动物物体记忆的常用方法。啮齿类动物对新事物的探索偏好,表明熟悉的事物存在于记忆中,因此不需要对熟悉的事物进行重复的探索,这种合理性支撑新物体识别实验成为评估动物记忆功能的一种有效行为范式。

该实验通常由三个阶段组成。第一阶段让动物熟悉测试环境。第二阶段,将动物放置在同一室内并暴露于两个相同的物体中(即AA)。最后,在测试阶段,将动物放置在同一室内并暴露于两个不同的物体中(将原来的一个物体更换为不同的物体,即AB),分析动物对两个物体的探索行为。本实验测量并比较实验组和对照组在探索一个新物体和一个熟悉物体所花费的时间差异。

 

新物体识别实验的典型实验范式如下:

1. 实验材料准备

a. 70%(v/v)乙醇(用于清洁受试者之间的仪器)

b. /小鼠旷场箱,(圆形或方形均可),尺寸不宜过大,建议大鼠40×40cm,小鼠25×25cm

c. 两个一样的物体,一个不同的物体(即新物体,应与另两个物体在大小/尺寸上相似,但有明显不同)

d. 高清摄像机、三脚架,建议选择Basler单色/彩色工业相机。

e. 计算机和视频追踪软件如EthoVision XT,使用Noldus EthoVision XT软件直接控制摄像机,并支持实时采集分析数据。软件从视频材料中识别大/小鼠,追踪其运动轨迹,分析统计运动相关参数。

 

2. 适应环境阶段

a. 在开始测试之前,应该让动物提前3天适应旷场环境。

b. 每天将动物从动物房转移到测试间,先用60分钟熟悉测试间环境

c. 在测试间放置60分钟后,将动物放入旷场中10分钟,以熟悉旷场环境

d. 之后2天内,重复以上两个步骤

 

3. 熟悉物体阶段

a. 4天,在旷场中放入两个一样的物体(即AA),放在旷场的左上侧和右下侧(对称位置)。应保证将物体固定在旷场上,不能被动物移动或推到;物体的高度应保证动物不能轻易爬上。

b. 将动物从动物房转移到测试间内60分钟

c. 打开EthoVision XT软件和摄像机,在软件里设置动物编号ID,实验流程;

d. 将动物放入旷场中10分钟,使用EthoVision XT进行录制(注意将动物放在中心位置,位置对两个物体没有偏向性,之后人员快速撤离)

e. 使用70%乙醇清洗旷场设备和周边环境,去除气味信息。

f. 更换其他组别的动物,重复以上步骤

 

4. 识别测试阶段

从含两个箱体物体的旷场中取出动物,1h后进行正式测试(此间隔时间也可适当增加,如3h6h12h24h,间隔越长,动物识别能力越差)

a. 用一个新物体替换一个熟悉的物体

b. 打开EthoVision XT软件和摄像机,设置试验程序

c. 将动物转移至测试间60分钟,之后放入旷场中,使用EthoVision XT录制分析3-5分钟(放入方法如上阶段所述,测试时间不宜过长,因为在较长的时间内,新物体会变得越来越熟悉)

d. 将动物从旷场中取出放回动物房,使用70%乙醇清洗旷场设备和周边环境,去除气味信息

e. 更换其他动物,重复以上步骤

 

5. 分析数据

a. 使用EthoVision XT软件自动识别动物探索新旧物体的时间,探索行为定义为:动物鼻子朝向该物体,且鼻尖距离该物体2厘米以内。(注意:动物路过物体或者爬上物体玩耍不属于探索行为)

b. 对新物体的探索时间-N,对熟悉物体的探索时间-F,分析方法有很多,如DRdiscrimination ratio= N/(N+F)DR值超过50%或更高,则表示动物对新物体的兴趣更大;DR值为50%或更低则表示动物对新物体没有偏好,因此表示对熟悉物体的记忆不足。

c. 除了测量探索时间外,还可以测量其他指标用于评估运动行为,如探索物体的潜伏期、探索的次数、运动速度和距离等。

Heatmap Image 0001.png


注:需要注意的是,认知功能可能影响运动行为,运动功能的差异也可能影响记忆测试和动物辨别物体的能力。该试验常用于研究衰老对记忆的影响、药物化合物的正/负认知效应,或比较突变动物品系等。当进行这些实验时,有必要排除其他可能影响记忆缺陷的因素。例如,一个新的突变体可能不会像野生型那样辨别新的物体,虽然这可能是由于记忆缺陷造成的,但也可能是由于应激反应、探索效率低、动物感知环境的能力较差,或者视力、运动功能的差异引起的。 

总之,配备EthoVision XT等视频跟踪系统的新物体识别实验已经成为啮齿类动物常用且被广泛接受的行为范式,是研究记忆形成和保持的一种常用方法。该模型是建立在啮齿动物对新异物体的自发探索行为的基础上,且该模型不像迷宫学习中必须剥夺动物饮食或在避免水淹动机下进行学习记忆,也不像被动回避测试中给予动物电击等负性强化让动物学习记忆。所以该模型最大的优点就在于可以让动物在自然的状态下进行学习记忆测试,能够更好地模拟人类和灵长类动物的学习记忆行为。

 

附:

北京质研科技有限公司的动物运动轨迹跟踪软件EthoVision XT是自动跟踪并分析动物活动和行为的专业软件,适用于各种从简单到复杂的试验、高通量研究和外部设备控制等。 

图片7.png


                                               

软件特点:

应用广泛的视频跟踪软件,文章数量超过10000

跟踪分析任何动物的行为、活动和轨迹

适用于大部分标准行为学测试方案,包括新物体识别

高通量、高内涵的测试方案

具有五大检测算法,几乎适用于所有测试场景

作为行为学实验的核心,控制整个实验流程

支持进行复杂的实验设计,如根据动物行为实时反馈或给予刺激

 


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